Растворенные в воде газы

Газы, из которых состоит воздух, мы находим в воде в других концентрациях: азот, кислород, аргон и двуокись углерода (см. таблицу па стр. 25). Газообразный азот растворяется в воде согласно физическим законам для газов. Он не участвует в химических реакциях, но принимает участие в биологических процессах. Так же пассивно ведет себя инертный газ аргон.

Кислород, необходимый для всех жизненных процессов, следует тем же физическим законам, что и азот. Кислород вступает в интенсивный биологический цикл и является газом для дыхания, всех живых существ за исключением некоторых бактерий. Двуокись углерода, напротив, участвует как в химических, так и в биологических процессах.

Между водой, грунтом и атмосферой происходит постоянный газовый обмен

Газообмен между водой и атмосферой происходит преимущественно на поверхности воды. Газы, такие, как CO2, выделяются из недр Земли и также поглощаются водой. Если вода вытекает из источников в земле, то она также вступает во взаимодействие с атмосферой. Вещества, имеющиеся в воде в избытке, такие, как угольная кислота, переходят в атмосферу. Другие газы, которых нет в воде или есть только в незначительном количестве, напротив, поглощаются. На поверхности воды происходит газообмен с помощью диффузии.

Концентрация определенного газа в воздухе находится в балансе с концентрацией этого же газа в жидкости. Если каким-либо образом концентрация газа в растворе становится более высокой, то на поверхности волы происходит газообмен до тех пор, пока равновесие снова не будет достигнуто. Вода, напротив, поглощает из воздуха значительные количества газов, концентрация которых в воде слишком низка. Концентрация, при которой газообмен приходит к равновесию, называется точкой насыщения. Граница раздела вода/воздух может представлять собой не только ровное водное зеркало. В частности, движение волн, быстрые течения, водопады и, прежде всего, медленно восходящие пузырьки газов приводят, как показано в таблице на стр. 25, к увеличению пограничной поверхности и, таким образом, к интенсивному газообмену в обоих направлениях. Чем быстрее вода передвигается, тем больше становится пограничная поверхность между водой и воздухом, и тем более интенсивным будет массообмен между водой и воздухом, например, в быстром потоке. Это приводит к увеличению поглощения кислорода на порядок по сравнению с поверхностью спокойного озера. Таблица на стр. 25 внизу показывает значения насыщаемости воды кислородом, азотом и двуокисью углерода. Очевидно, что содержание кислорода и азота в воде значительно ниже, чем в воздухе, в то время как двуокись углерода в этих средах имеет примерно равные концентрации. Отметим, что кислорода в воде содержится мало. Это приводит к тому, что живые существа должны предпринимать значительные усилия, чтобы поглощать его в достаточном количестве.

Обогащение кислородом различных водоемов

Степень насыщения 100% 80% 60% 40% 20% 0% Единицы
измерения
Маленький пруд 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 г/м2 сутки
Большое озеро 0 1,0 1,9 2,9 3,8 4,8 г/м2 сутки
Медленно текущая река 0 1,3 2,7 4,0 5,4 6,7 г/м2 сутки
Большая река 0 1,9 3,8 5,8 7,6 9,6 г/м2 сутки
Быстротекущие воды 0 3,1 6,2 9,3 12,4 15,5 г/м2 сутки
Быстрые потоки 0 9,6 19,2 28,6 38,4 48 г/м2 сутки

Содержание газов в воздухе,
пресной и морской воде

Атмосфера Пресная вода
0 °C 0 °C 10 °С 30 °С
см3 мг/л об.% см3 мг/л см3 мг/л см3 мг/л
Азот  780,9 976,52 78,09 18,10 22,63  14,60 18,26  10,98 13,73
Кислород 209,5 299,38  20,95 10,29 14,70 8,02 11,46 5,57 7,96-
Аргон 9,3 16,59 0,93 0,54 0,96 0,42 0,75 0,30 0,54
Двуокись углерода 0,3 0,59 0,03 0,52 1,03 0,36 0,71 0,20 0,40
Морская вода 35‰
Азот 780 9 976 52 78,09 14,04 17,56 11,72 14,66 9,08 11,35
Кислород 209,5 299,38 20,
95
8,04 11,49 6,41 9,16 4,50 6,43
Аргон 9,3 16,59 0,
93
0,41 0,73 0,31 0,55 0,18 0,32
Двуокись углерода 0,3 0,59 0,03 0,44 0,87 0,31 0,61 0,18 0,36
Загрузка...